x9000.h

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#pragma once

#include "xode.h"
#include "xmodel.h"
#include "xphysics.h"
#include <iomanip>

namespace nmx::apps::x9000 {

class X9000 : public XModel
{
public:
    // Eingabeparameter
    const double mass, b;
    const double mu; // sqrt(b/m)
    const double x0, v0;

public:
    X9000(double m, double b, double x0, double v0)
        : XModel(__func__)
        , mass{ m }
        , b{ b }
        , mu{ sqrt((b) / (mass)) }
        , x0{ x0 }
        , v0{ v0 } {
        Check::all(nmx_msg, { b > 0, mass > 0 });
    }

    inline double a(double x) const { return pow(mu, 2) * x; }

    inline double force(double x) const { return b * x; }

    inline double v(double t) const { //
        return v0 * cosh(mu * t) + mu * (x0) *sinh(mu * t);
    }

    inline double x(double t) const { //
        return (x0) *cosh(mu * t) + (v0) / mu * sinh(mu * t);
    }
}; //X9000

class C9000 : public X9000
{
public:
    using Data = Data<7>;
    using Ode = gsl::Odeiv2<2>;
    friend Ode;

private:
    // Datenobjekt
    Data _data;

    inline int odefn(double t, const double fin[], double fout[]) {
        (void) t;
        fout[0] = fin[1];
        fout[1] = a(fin[0]);
        return GSL_SUCCESS;
    }

public:
    //benutze Konstruktoren der Basisklasse
    using X9000::X9000;

    void exec(double tmax) {
        Ode ode{ *this, 1e-2, 1e-6, 0 };
        ode.set_init_conditions(0, { x0, v0 });
        double t = 0, dt = 0.1;
        // berechne Daten für die tmax s
        while (t <= tmax) {
            //speichere nur numerisch berechnete Werte
            _data += { t,
                       ode[0],
                       ode[1],
                       a(ode[0]), //
                       Mechanics::kinetic_energy(mass, ode[1]),
                       x(t),
                       v(t) };
            t += dt;
            ode.solve(t);
        }
    }

    inline void save_data() {
        //eine Auswahl der Daten wird zur Darstellung
        //als LaTeX-Tabelle gespeichert
        auto view = _data.select_total_rows(5);
        save(view, Output::latex);
        //alle berechneten Daten werden im CSV-Format gespeichert
        save(_data, Output::plot);
    }
}; //C9000

inline void run() {
    //Rechenmodell
    C9000 cobj(1, 2, 10, 10);
    //berechne Lösungen von t=0 s bis t = 2 s
    cobj.exec(2);
    cobj.save_data();
}

} // namespace nmx::apps::x9000